什么是超新星?

简单来说,超新星就是恒星在死亡时发生的剧烈爆炸。不过,并非所有的恒星都会爆发为超新星,比如我们的太阳,只有那些质量至少是太阳8倍的恒星才会有这样的结局。当大质量恒星在核心中聚变出铁之后,核聚变反应难以为继,失去辐射压支撑的核心将会在自重的作用下发生引力坍缩,而核心之外则会发生剧烈的爆炸,从而形成超新星。

此外,如果白矮星从伴星那里吸收了足够多的物质,直到大于1.44个太阳质量,最终也会爆炸形成超新星。这类超新星被称作Ia型超新星,由于它们的形成机制是一样的,所以它们的光度也会相同,于是,它们能被用作测量距离的“标准烛光”。毫不夸张的讲,没有超新星,就没有包括人类在内的任何地球生命。来自宇宙大爆炸的星云几乎没有重元素,基本上只有氢和氦,在这种情况下,地球乃至生命都是不可能形成的。

我们太阳系的形成是由超新星触发的,并且超新星还为太阳系中注入了重元素,这些元素后来形成了地球以及生命,可以说我们身上的很大一部分是来自于大质量恒星的超新星爆发。超新星爆发过程十分剧烈,它在短时间内的亮度甚至大于整个星系,所以我们在地球上能够观测到出现在数十亿光年之外的超新星。如果银河系中出现超新星,我们在地球上甚至还能用肉眼直接看到。

例如,在1006年,我国古人详细记录了一颗在地球上看到的有史以来最亮的超新星——SN 1006,这颗超新星与地球相距7200光年。而在1054年,我国古人又详细记录了一颗超新星——SN 1054,这颗超新星与地球相距6500光年,它的残骸就是著名的蟹状星云。根据天文学家的估计,如果超新星出现在距离地球50光年之内,则有可能摧毁地球的臭氧层,从而给地球上的生命造成巨大的威胁。

肉眼能看到的最远的星球,离地球有多少光年?

感谢悟空邀请,看到这个问题脑海中突然浮现出一句话,“仰起头,你会在黑暗中看的更远”。据说,人类的眼睛(当然我是近视眼不算在内)在天气晴朗的大海上可以看到16到27公里远。如果想看到更远的地方我们可以“欲穷千里目,更上一层楼。”但是不管你看的再远,也没有你在夜空中看得远呢!我们抬头仰望星空时,你看到的月亮距离我们384000公里远;看到的金星最近时距离我们也有4000多万公里。

你要是看见了土星,那就看到了13.5亿公里远了。不过天空中肉眼可见的星星只有月亮、水星、金星、火星、木星和土星这几颗之外,大多数的星星都是恒星,而且距离我们都十分的遥远。遥远到不能再用公里计算距离了,要用光年了。一光年有多远呢?一光年就是光在一年的时间内走过的距离。一光年大约有9460730472580公里。

有了光年我们就可以衡量我们看到的更远的恒星。比如明亮的天狼星距离我们有8.6光年;织女星距离我们有25光年;北极星距离我们434光年。看到了猎户座右肩膀上的那颗红色的参宿四了吗?看到了它,我们的眼睛就看到了640光年远的地方。我们肉眼能够看到的恒星大多都在几百光年以内。我们的眼睛还可以看到更远的天体呢?在天气晴朗的晚上,在天空的东北方向你会看到一个像是纺锤的椭圆形光斑。

这就是仙女座星系。它是比我们银河系还要大的星系,距离地球有254万光年之遥。仙女座星系是我们人类肉眼可见的最遥远的天体之一。当然仙女星星系还不是肉眼可见最远的天体。肉眼可见最远的天体是三角座星系。它距离我们约有290万光年。这基本上我们人类肉眼能够看到的极限了。不过在历史上,人类肉眼能够观测到的最远天体是GRB 080319B在2008年3月19日的一次伽马射线暴,距离地球75亿光年!图示:仙女星系有趣的是,我们的眼睛不仅看到了距离地球75亿光年远的天体,也看到了75亿年前宇宙深处发生的事情。

天狼星距离我们很近,会发生超新星大爆炸威胁地球吗?

如果在距离地球只有8.6光年的地方发生超新星大爆炸的话,肯定是对地球上的生命造成很严重的威胁的。不过我们可以放心,距离地球只有8.6光年的天狼星是不会发生超新星爆炸的。图示:天狼星A和天狼星B在天空中除了太阳,最亮的一个恒星就是天狼星。天狼星是一颗蓝矮星。我们所说的天狼星指的是天狼星A,其实天狼星还有一颗伴星,叫做天狼星B。

天狼星B是一颗质量和太阳差不多,直径比地球还小的白矮星。天狼星A的质量大约是太阳的2倍,直径大约是太阳的1.7倍。因此天狼星并不是很大,之所以这么亮最要的原因就是距离地球比较近。前面说到天狼星不会发生超新星爆发。那什么是超新星爆发呢?超新星爆发指的是大质量恒星在演化末期经历的一种剧烈的爆炸,这种爆炸释放的能量能够超过太阳一生释放出的能量总和。

因此如果在地球附近100光年左右位置发生超新星爆发就可能会对地球上的生命造成严重威胁。图示:超新星爆发那么,质量多大的恒星在生命末期会发生超新星爆发呢?像太阳这么大的恒星,在后期耗尽内部的燃料会由红巨星演变成一颗白矮星。这个过程不会发生猛烈的爆炸。研究表明只有恒星的质量是太阳质量的8倍时就会在生命演化末期发生超新星爆发。

有没有证据显示地球在历史上被超新星的伽马射线爆击过?

国际上命名为中国超新星的是我国宋代(1054年)天文学家观测到的超新星爆发,就是菩名的蟹状大星云,它位于金牛座,距地球约6500光年。据研究,目前它仍以每秒1100公里的速度向外扩散。超新星爆发,向宇宙中抛出大量伽玛射线。在太阳系附近的爆发时,会对地球大气压臭氧层造成破坏,使地球生物暴露于宇宙射线之下。

距离只有640光年的参宿四超新星爆发,对地球影响大吗?

根据目前的观测资料,距离我们640光年(最新资料为724光年)的恒星--参宿四正处于红超巨星阶段,所谓的红超巨星是指大型恒星演化到生命的最后阶段的一种特殊的天体,它是宇宙中的超级“虚胖子”,据推测参宿四质量大约为太阳的20倍,但其直径却是太阳的2000倍以上!红超巨星最大的特点就是它很不稳定,随时都会爆炸,据科学家估计,在未来的一百万里,参宿四随时都有可能发生超新星爆发。

大家都知道,超新星爆发是已知宇宙中威力最大的爆炸,而参宿四所形成的超新星爆发还不是低级版,它属于II型超新星,其爆炸的威力比普通的还要高出100倍,根据电脑推演,参宿四爆炸的一瞬间所释放出的能量会比太阳所产生的能量总和还要高!如此高强度的爆炸,对于离它不远的地球来讲,会不会遭殃呢?虽然几百光年的距离可以使地球免于超新星爆炸的直接伤害,但是超新星爆发时会产生强大的伽马射线暴,这些射线会破坏地球生物的保护伞--臭氧层,如果地球不幸被直接命中,地球上的生物将完全暴露于太阳的紫外线以及各种宇宙射线之下,从而引起大规模的生物灭绝。

这种事情在地球上是发生过的。美国堪萨斯大学和NASA曾经共同在2005年发表过一项研究成果,指出发生在4.4亿年前的奥陶纪大灭绝事件,其原因正是因为地球遭受了一次II型超新星的伽马射线暴,此次灭绝事件导致了地球上80%以上的物种灭绝。那么如果参宿四爆炸,这样的事情会不会在地球上再来一次呢?科学界普遍认为可能性不大,因为伽马射线暴并不是像爆炸一样向四面八方辐射,而是集中在某一个方向,也正是因为这样,它才会如此威力巨大。

通常情况下,超新星伽马射线暴的方向是与恒星的自转轴一致的,而根据科学家的观测,参宿四的自转轴与地球的方向偏离了至少20度。也就是说,我们地球并不在参宿四的“枪口”之下。因此我们大可不必为此担心,根据观测资料,近年来参宿四一直处于加速的收缩状态,在未来的一百万年里,随时都有可能爆炸。也许我们在有生之年就可以欣赏到超新星爆发这一宇宙奇观,因为超新星的亮度非常高,所以届时我们也许可以在地球上看到天空中出现了两个太阳,相信很多人都会拍照留念并发朋友圈吧?好了,今天就先讲到这里,欢迎小伙伴们关注我们,感谢您的支持!。

为什么第26号铁元素会引爆超新星?地球上那么多铁会很危险吗?

为什么第26号铁元素会引爆超新星?地球上那么多铁会很危险吗?恒星和行星中铁元素的形成机制有差别,铁是恒星生命向终点进发的临界点,而对于行星来说是物质循环的重要组成部分,对于生命的形成和发展也具有重要作用。因此,铁能触发超新星产生爆炸,但不会对行星运行产生任何影响。不同质量的恒星最终的核聚变产物会有差异恒星内部之所以能够进行核聚变,来源于恒星形成初期,周围大量气体物质和星际尘埃不断聚合的结果,随着吸积物质的逐渐增多,内核引力逐渐增大,引发重力坍缩,加剧物质碰撞,温度持续上升,压力不断加大。

当达到1000万摄氏度左右时,就会激发最轻元素氢原子的核聚变反应,四个氢原子通过链式反应形成一个氦原子,并且释放光子和能量。而维持恒星能够稳定运行的关键,则是由内部的核聚变产生向外的辐射压,与恒星外壳向内重力的平衡性所决定。当恒星内部温度太高、压力太大,则向外的辐射压就会超过重力影响,引发物质大量喷发,恒星就会有几率发生爆炸。

当内部参与核聚变的物质数量减少时,温度降低,核聚变程度减弱,向外的辐射压减小,向内的重力作用就会占据主导地位,引起外壳物质的向内坍塌。在坍塌的过程中,由于外壳拥有一定量的可以参与核聚变的物质,这些物质的加入可以重新提升核聚变程度,或者激发新形成物质进行新一轮的核聚变反应,生成新的聚变产物,从而推动内核压力重新上升、温度重新升高,向外的辐射压提升,使恒星得以保持原来的形状和大小。

从最轻的氢元素开始,能够激发后来新产生元素再进行核聚变,所需要的温度是不断提升的。对于质量较小的恒星,由于参与核聚变的总物质量较少,即使发生坍缩,也不足以支撑新形成元素的核聚变,那么恒星的演化历程就结束了,比如太阳是一颗质量处于中等左右的恒星,其核聚变只能达到碳或者氧的级别,后期新元素的形成所需要的高温环境,太阳达不到这个要求,因此最多在聚变到氧的地步之后,恒星内部的核反应就逐渐中止,形成白矮星慢慢冷却。

而对于质量较大的恒星,由于参与核聚变的物质来源比较丰富,内核的温度会达到很高,可以支撑后续的核反应接着进行,因此根据相应的质量级别,可以在恒星表面逐渐形成除氢、氦、碳、氧之外的圈层结构,比如氖、钠、镁、硅、磷、硫等等,一直可以进行到铁元素。当进行到铁元素之后,由于铁的比结合能在所有元素中是最高的,要触发其核聚变反应,其输入的能量要比输出的能量还要高,因此恒星到达这一步之后,其内核就不能再产生更高的温度,也就标志着大质量恒星迈入了晚年的行列。

铁元素为何能激发超新星爆炸大质量的恒星最后在聚变形成大量的铁元素之后,会形成一种元素分层分布的洋葱结构,中心为铁核,向外依次为硅层、镁层、氧层、碳层、氦层、氢层。当聚变形成的铁核质量超过钱德拉塞卡极限(1.44倍太阳质量)时,就会引发铁核的坍缩,重力势能被释放,部分铁原子重新被离解为氦原子,外层电子在巨大压力下被压进氦核,开启恒星中子化的进程,同时释放大量中微子。

而在此过程发生之后,继续进行恒星的演化,即由坍缩引发的爆炸。当坍缩的外层物质在向内核移动的过程中,遇到处在向中子化方向发展的内核时,就会产生超能量的激发波,激发波向外层进行反弹,将恒星外层的物质瞬间剥离,从而出现光度迅速上升、恒星物质大量散发的爆炸现象,也就是我们常说的超新星爆炸。当然,恒星产生爆炸的原因,也不全是由于铁核的坍缩,还有一种情况是失控的热核反应,在核聚变产生过程中(还没有进行到铁),由于引力值大于向外的辐射压,星体发生坍缩时,没有被完全释放的引力能有一部分转化为热能,使得星体温度迅速升高,达到碳、氧等元素的核聚变温度,产生失控的热核反应,继而高温带来极大的热压力,使简并压失去作用,从而在很短的时间内,失控的核聚变释放的高能超过了引力能,推动恒星体积急剧膨胀,最终以星云的形式遗漏在宇宙空间中。

两颗处于演化末期的恒星如果碰撞,同样也会在聚合过程中重新激发这种失控的热核反应,最终如果超过钱德拉塞卡极限后引发爆炸现象。地球上的铁是怎么来的?在地球的圈层中,铁元素的含量是不一样的。在最上层的地壳中,铁元素的丰度排位第四,仅次于氧、硅、铝;地幔中的主要元素为氧、硅、铁、镁等,其中铁、镁的含量较地壳有明显的提升;而到达地核之后,主要成分变为了铁和镍,总质量达到了地球的三分之一。

由于地球不是恒星,内部的铁不可能是核聚变的最终产物。经过科学家们的研究表明,地球内核中的铁是在地球刚诞生之时就已经存在了,刚当时聚合形成太阳系中各类星体的物质,来源于上一代巨大质量恒星的超新星爆发,将核聚变的众多产物全部抛洒到这片区域,形成了星际物质浓度相对较高的星云空间。当时在太阳周围,这些物质在相互碰撞之下聚合形成行星雏形。

其中地球的前身就属于这些行星的雏形之一,再通过吸聚更多的星际物质逐渐形成了一个高温炙热的岩质行星,而铁元素由于原子量较大,在引力的作用下不断向地核沉积移动,最终演变成现在以铁元素为主的行星内核。总结一下铁元素由于比结合能最高,如果发生核聚变,所需要的能量要比释放的能量多,即使是大质量的恒星,也提供不了铁核聚变所需要的巨大能量,因此恒星的演化只能到铁元素为止,这时恒星由于失去了向外的辐射压,就会发生剧烈的坍缩现象,外层物质与中子化倾向的内核发生激烈碰撞,产生强烈的激发波,将恒星外层物质猛烈地喷出,引发超新量爆炸。

天狼星是蓝巨星,寿命只有10亿年,如果天狼星超新星爆发,地球会怎样

天狼星的质量只有太阳的两倍,最终不会爆发成超新星。可能有些人会说天狼星的质量不是超过钱德拉塞卡极限(1.4倍太阳质量)吗?怎么不会爆发成超新星呢?事实上,这个极限指的是恒星核心的质量。由于恒星在膨胀成红巨星的过程中将会失去巨大的质量,只有在主序星阶段超过8倍太阳质量的大质量恒星,才会残留下超过1.4倍太阳质量的核心,这样的恒星才能爆发成超新星。

因此,对于只有两倍太阳质量,尚处于主序星阶段的天狼星并不会爆发成超新星。天狼星的结局将与我们的太阳相类似,都会膨胀成红巨星,然后外层被吹飞到太空中,产生行星状星云,而核心则会坍缩成白矮星。由于天狼星的质量大于太阳,核聚变反应更为迅猛,所以它的寿命反而会比太阳更短。据估计,天狼星的寿命只有10亿年,仅为太阳的十分之一。

目前,天狼星的年龄约为2.5亿年,太阳的年龄为46亿年,所以天狼星会先于太阳演变成白矮星。鉴于天狼星距离地球8.6光年,数亿年后的地球并不会受到这颗恒星死亡的影响。目前,在地球附近很快将会爆发成超新星的是参宿四,这颗红超巨星的质量估计为太阳的12倍。参宿四已经处于不稳定的状态,将在不久后爆发成超新星,有可能是数百万年之后,也有可能是在数千年之后,甚至已经发生了。


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